(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テコの一方の側に作用する被測定荷重と、テコの他方の側で磁界中のコイルに電流を流して発生した力とを釣り合わせて、前記電流から被測定荷重を計測する電磁力平衡式計量装置であって、
母材を刳り抜いてテコ機構を形成したセンサ起歪体と、前記センサ起歪体のテコ機構に固着されたテコ部材と、前記テコ部材に固定されたコイルと、前記コイルに磁界を作用する磁気回路のヨークと、を備え、前記センサ起歪体と前記ヨークとが一体的に結合された一体構造体と、
前記一体構造体が前記センサ起歪体に取り付けられた脚部を介して固定されるステンレス製のベースと、
前記ベースとともに筐体を構成するステンレス製のカバーと、
前記筐体内に配置された回路基板と、
を有し、
前記一体構造体は、前記ベースに対し、前記脚部を介してのみ接触し、
前記ベースには、前記一体構造体に対して前記回路基板から発生する熱を遮断するステンレス製の熱遮蔽板が固定され、
前記熱遮蔽板の一部は、前記ヨークの底面近くに配置されて、当該熱遮蔽板と前記ベースとの間にアナログ回路の回路基板を収容するための空間を形成し、
前記ベースには、前記空間に連通する空気進入口が形成され、前記カバーには、前記筐体から空気を逃がす空気排出口が形成され、
前記空気進入口及び空気排出口がダストフィルタで覆われている
ことを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁力平衡式計量装置であって、前記センサ起歪体が、荷重受け部を支持する可動部と、前記可動部に一端が連結された二本の平行するロバーバル機構と、前記可動部に一端が連結された連結部と、前記連結部の他端に連結されたレバー機構と、前記レバー機構の支点を保持するとともに、前記ロバーバル機構の他端が連結された固定部と、を備え、前記テコ部材が、前記レバー機構に固着され、前記固定部と前記ヨークとが一体的に結合されて前記一体構造体を構成し、前記脚部が、前記センサ起歪体の固定部に取り付けられていることを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁力平衡式計量装置であって、前記一体構造体の前記ヨークに、前記テコ部材の変位を光検出する検出手段が一体的に固定されていることを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁力平衡式計量装置であって、前記ベースがステンレス鋳物で成形されていることを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、製造ラインに流れる製品の重量を計測する電磁力平衡式計量装置に関し、精度の向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁力平衡式の秤は、下記特許文献１に記載されているように、精度の高い秤として知られている。
この秤は、図１２に示すように、支点で支えられたテコ１０と、テコ１０の一方で荷重を支える荷重受け部１１と、テコ１０の他方に取り付けられたコイル１２と、永久磁石の磁界をコイル１２に及ぼす磁気回路１３と、テコ１０の位置変位を検出するフォトセンサ１４及び位置検出部１５と、テコ１０の位置変位を補償する電流をコイル１２に供給するＰＩＤコントローラ１６とを備えており、コイル１２の電流から、Ａ／Ｄコンバータ１７及びＣＰＵ１８により荷重の重量が算出され、インターフェース１９を介して重量データが外部に出力される。
この秤では、荷重によるテコ１０の変位が、コイル１２と磁気回路１３との間で発生する電磁力によって解消され、常に、テコ１０が一定の状態で荷重の計測が行われるため、高精度の計量が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８４７５０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この電磁力平衡式計量装置を製造ラインに組み込み、製造ラインに流れる製品や原料などを計量する場合には、次のような課題がある。
この装置は、液体や粉体の充填量を計量するために使用されることが多く、そのため、計量器本体には、防塵・防水・防錆性が求められる。こうした課題に応えるため、計量器本体を錆難いステンレスの密閉構造内に配置すると、基板から発生する熱が密閉構造内に籠り、その熱で測定精度が低下すると言う問題がある。
また、計量機器のメーカーとしては、秤量や仕様が異なる多くの品種を品揃えしてユーザの多様なニーズに応えるとともに、納期の短縮要求にも対応できる体制作りが課題であるが、そのために製品の在庫数量が増えるのは、メーカーにとって望ましいことではない。在庫数量を極力減らしながら、品揃えや納期短縮の要求に応えることがメーカーの課題である。
【０００５】
本発明は、こうした課題を解決するものであり、製造ラインに組み込まれた場合でも、高精度の計量が可能であり、また、製造期間の短縮や品種の多様化にも資する電磁力平衡式計量装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、テコの一方の側に作用する被測定荷重と、テコの他方の側で磁界中のコイルに電流を流して発生した力とを釣り合わせて、この電流から被測定荷重を計測する電磁力平衡式計量装置であって、母材を刳り抜いてテコ機構を形成したセンサ起歪体と、センサ起歪体のテコ機構に固着されたテコ部材と、テコ部材に固定されたコイルと、コイルに磁界を作用する磁気回路のヨークと、を備え、センサ起歪体とヨークとが一体的に結合された一体構造体と、一体構造体がセンサ起歪体に取り付けられた脚部を介して固定されるステンレス製のベースと、ベースとともに筐体を構成するステンレス製のカバーと、筐体内に配置された回路基板と、を有し、一体構造体は、ベースに対し、脚部を介してのみ接触し、ベースには、一体構造体に対して回路基板から発生する熱を遮断するステンレス製の熱遮蔽板が固定され、熱遮蔽板の一部は、ヨークの底面近くに配置されて、この熱遮蔽板とベースとの間にアナログ回路の回路基板を収容するための空間を形成し、ベースには、この空間に連通する空気進入口が形成され、カバーには、筐体から空気を逃がす空気排出口が形成され、空気進入口及び空気排出口がダストフィルタで覆われていることを特徴とする。
この装置のテコ機構を構成するセンサ起歪体と、電磁力発生機構を構成するヨークとは一体構造体を形成しているため、筐体への組み込みの前段階で一体構造体の調整を一体構造体単体で完了することができる。そのため、この調整済みの一体構造体単体を揃えて置き、ユーザから要求された品種のベースに搭載することで品種の多様化に応えることができ、同時に、製造期間の短縮化を図ることができる。
また、筐体を、熱伝導率が低いステンレス（ＳＵＳ３０４）製のベースとステンレス製のカバーとで構成しているため、筐体内の電源基板から発生する熱が、筐体を伝わって、筐体内の一体構造体や、熱の影響を受けやすいアナログ回路部のＰＩＤ基板に達するのを防止できる。
また、筐体内に配置された回路基板から発生する熱を遮断するステンレス製の熱遮蔽板を、ベースに固定しているため、電源基板から発生する熱が、一体構造体やＰＩＤ基板に及ぶのを抑制することができる。
また、熱遮蔽板の一部をヨークの底面近くに配置して、この熱遮蔽板とベースとの間にアナログ回路の回路基板を収容するための空間を形成し、ベースには、この空間に連通する空気進入口を形成し、カバーには、筐体から空気を逃がす空気排出口を形成し、空気進入口及び空気排出口をダストフィルタで覆っているため、筐体内の空きスペースを、アナログ回路の回路基板収容用に有効活用することができる。また、このアナログ回路の温度上昇を熱遮蔽板で防ぐとともに、空気の流れを形成して冷やすことができる。
【０００７】
また、本発明の電磁力平衡式計量装置では、センサ起歪体に、荷重受け部を支持する可動部と、可動部に一端が連結された二本の平行するロバーバル機構と、可動部に一端が連結された連結部と、連結部の他端に連結されたレバー機構と、レバー機構の支点を保持するとともに、ロバーバル機構の他端が連結された固定部とを形成し、テコ部材をレバー機構に固着し、固定部とヨークとを一体的に結合して一体構造体を構成し、脚部をセンサ起歪体の固定部に取り付ける。
【０００８】
また、本発明の電磁力平衡式計量装置では、一体構造体のヨークに、テコ部材の変位を光検出する検出手段を一体的に固定することが望ましい。
光検出手段を一体構造体に含めることで、一体構造体の調整を一体構造体単体で完了することができる。
【００１１】
また、本発明の電磁力平衡式計量装置では、ベースをステンレス鋳物で成型することが望ましい。
ステンレス鋳物により、ベースと熱遮蔽板とが一体化し、空気の経路も確保された複雑な形状を成型することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電磁力平衡式計量装置は、筐体内の電源基板などから発生する熱の影響が筐体内の他の部品に及ばないように構成しているため、製造ラインに組み込まれた場合でも、高精度の計量を安定して行うことができる。
また、センサ起歪体とヨークとが結合された一体構造体は、それ単体で調整を完了させることが可能であり、後はベースに搭載するだけであるため、製造期間が短縮できる。また、この一体構造体を各種のベースに搭載することで、多様な品種の計量装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁力平衡式計量装置の外形図
【図２】図１の電磁力平衡式計量装置の断面図
【図３】図１の電磁力平衡式計量装置のカバーを除いた内部構造の側面図
【図４】図３の内部構造の分解斜視図
【図５】図４の一体構造体を示す斜視図
【図６】図５の一体構造体の側面図
【図７】図４の内部構造の一体構造体を除いた部分の斜視図
【図８】図７のベースの裏面図
【図９】図２の電磁力平衡式計量装置における空気の流れを示す図
【図１０】図９のＡ部分の拡大図（ａ）と、その部分の分解斜視図（ｂ）
【図１１】図１の電磁力平衡式計量装置の裏蓋を示す図
【図１２】電磁力平衡式秤の測定原理を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る電磁力平衡式計量装置の外観を示している。この装置は、筐体が、ステンレス製のカバー２０と、ステンレス製のベース２１とで構成されている。カバー２０の上面からは荷重受け部３０だけが露出しており、この荷重受け部３０の上に皿（不図示）が載り、皿の上に被測定荷重（不図示）が置かれる。また、カバー２０の後端には、コネクタが取り付けられた裏蓋２２が固定されている。
図２は、この装置の断面図を示している。
図３は、カバー２０を取り外した状態を示している。また、図４に示すように、センサ起歪体４０とヨーク組立体５０とが一体化された一体構造体６０を、ベース２１から取り外すことができる。図５は、一体構造体６０の斜視図を示し、図６は、一体構造体６０の側面図を示している。
【００１５】
一体構造体６０のセンサ起歪体４０は、アルミブロックを刳り抜いて形成されており、図２の断面図に示すように、荷重受け部３０を支持し、被測定荷重に応じて下方に変位する可動部４１と、可動部４１に一端が連結された二本の平行するロバーバル機構４２と、可動部４１に一端が連結された連結部４３と、連結部４３の他端に連結されたレバー機構４４と、レバー機構４４の支点４５を保持し、且つ、ロバーバル機構４２の他端が連結された固定部４６とが形成されている。
【００１６】
また、レバー機構４４にはテコ部材４７が固着されており、テコ部材４７の先端は、ヨーク組立体５０の内部にまで延び、支持部材を介してコイル５１（図２）に固定されている。
ヨーク組立体５０は、外形が立方体形状のヨーク５０の内部に、永久磁石５３や磁性板５２が配置されており、これらがコイル５１に磁界を作用する磁気回路を構成している（図２）。
センサ起歪体４０とヨーク組立体５０とは、結合板６１（図２）を間に挟んで一体的に結合され、一体構造体６０を構成している。
【００１７】
図５に示すように、一体構造体６０のセンサ起歪体４０の固定部４６には、左右一対の脚部材６２が固定されており、図４に示すように、この脚部材６２の固定用孔に挿入された螺子６３がベース２１の螺子孔に螺合されて一体構造体６０はベース２１に固定される。このとき、図６の側面図に示すように、脚部材６２のベース２１への固定面は、一体構造体６０よりも下側にあり、そのため、脚部材６２をベース２１に固定しても、一体構造体６０は、ベース２１に接触していない。
このように、ベース２１と一体構造体６０とを離すことで、ベース２１から一体構造体６０への熱の伝わりを極力抑えることができる。
また、一体構造体６０のヨーク組立体５０には、テコ部材４７の位置を光学的に検出するフォトセンサが搭載された回路基板５４が固定されている。
【００１８】
図７に示すように、ベース２１には、４本の支柱７１が立設され、また、ＣＰＵ基板７３やインターフェース基板７４が配置され、さらに、一体構造体６０に対して、回路基板から発生する熱を遮断する熱遮蔽板７２が固定されている。この熱遮蔽板７２は、熱伝導率が低いステンレスで成形されている。
なお、図４に示すように、カバーの裏蓋２２には、筐体内に配置された各回路基板に電源を供給する電源基板８４が取り付けられている。この電源基板８４は、外部給電を受けて直流電圧を生成し、各回路基板に送っている。そのため、電源基板８４から最も多くの熱量が発生する。
熱遮蔽板７２は、電源基板８４やＣＰＵ基板７３から発生する熱を遮る直立部分と、ヨーク組立体５０の下側にＰＩＤコントローラの回路基板７５（図２）を収容するための空間を確保する箱状部分とを有している。
ＰＩＤコントローラ回路基板７５は、熱の影響を受けやすいアナログ回路部を有しており、熱遮蔽板７２の箱状部分は、ＰＩＤコントローラ回路基板７５が熱の影響を受けないようにＰＩＤコントローラ回路基板７５を囲っている。また、この熱遮蔽板７２の箱状部分は、筐体内の空きスペースを利用して、ＰＩＤコントローラ回路基板７５の取り付けを可能にしている。
【００１９】
また、ベース２１は、図８（ベース裏面）に示すように、ダストフィルタ７８で覆われた開口を有しており、この開口は、回路基板７５の収容空間を通って裏蓋２２のダストフィルタで覆われた空気排出口８１（図１１）に抜ける空気通路（図９）の空気進入口となっている。
図１０（ａ）（断面図）及び図１０（ｂ）（分解斜視図）は、空気進入口が在る付近（図９のＡ部分）の詳細を示している。回路基板７５の収容空間に向けて開いたベース２１の開口に、パッキンを介して、矩形開口９１を持つ蓋体７６が嵌り、蓋体７６の矩形開口９１が多孔質膜８０で覆われ、多孔質膜８０に、円形開口９０を有する多孔質保護板７９が重なり、この円形開口９０がダストフィルタ７８で覆われている。
そのため、空気は、ダストフィルタ７８→円形開口９０→多孔質膜８０→矩形開口９１を通って回路基板７５の収容空間に進入する。このとき、空気に含まれる埃や水分は、ダストフィルタ７８や多孔質膜８０によって進入が阻まれる。
円形開口９０から入って裏蓋２２の空気排出口８１（図１１）から抜ける空気の流れ（図９の矢印）は、ＰＩＤコントローラ回路基板７５の熱を奪って、この回路基板７５の温度をさらに下げる。また、電源基板８４で発生した高い熱を空気排出口８１から筐体の外に放出する。
【００２０】
また、荷重受け部３０の軸部分が挿通されるカバー２０の開口から埃や水分が浸入せず、且つ、荷重受け部３０が被測定荷重に応じて自由に変位できるように、荷重受け部３０の軸部分にダイヤフラム８２の内周が固定され、このダイヤフラム８２の外周がダイヤフラム固定板８３に固定され、ダイヤフラム固定板８３が４本の支柱７１の先端に固定されている。カバー２０は、ベース２１に固定されるとき、弾性パッキンを介してダイヤフラム固定板８３の周縁に圧接される。
【００２１】
このように、この電磁力平衡式計量装置は、テコ機構のセンサ起歪体４０と電磁力発生機構のヨーク組立体５０とが一体化されて一体構造体６０を構成している。この一体構造体６０は、それ単体で調整を完了させることができるため、この一体構造体６０を使うことで製造期間が短縮できる。
また、この電磁力平衡式計量装置は、筐体を熱伝導率が低いステンレス素材で形成し、また、同様の素材で熱遮蔽板７２を設けている。そのため、筐体内の電源基板等で発生した熱は、一体構造体６０やＰＩＤコントローラ回路基板７５に伝わり難い。
また、筐体内に空気の通路を設けて、発生した熱が筐体の外に排出されるように構成している。そのため、熱による精度の低下が抑えられる。
それ故、この電磁力平衡式計量装置は、製造ラインに組み込まれた場合でも、高精度の計量が可能である。
【００２２】
また、筐体のベースは、ステンレス鋳物で成型することが望ましい。ステンレス鋳物では、複雑な形状の作成が可能であり、ベースと熱遮蔽板とが一体化し、そこに空気の経路も確保されている複雑な形状であっても、ステンレス鋳物であれば成型できる。また、ステンレス鋳物での成型は、コスト的にも有利である。
なお、ここで示した構成は、本発明の一例であり、本発明は、それだけに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の電磁力平衡式計量装置は、製品や半製品、原料などの計量を高精度に行うことができ、各種製品や原料などを扱う製造工場、物流施設、研究施設、医療施設など、幅広い分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
２０    カバー
２１    ベース
２２    裏蓋
３０    荷重受け部
４０    センサ起歪体
４１    可動部
４２    ロバーバル機構
４３    連結部
４４    レバー機構
４５    支点
４６    固定部
４７    テコ部材
５０    ヨーク組立体
５１    コイル
５２    磁性板
５３    永久磁石
５４    フォトセンサ回路基板
６０    一体構造体
６１    結合板
６２    脚部材
６３    螺子
７１    支柱
７２    熱遮蔽板
７３    ＣＰＵ基板
７４    インターフェース基板
７５    ＰＩＤコントローラ回路基板
７６    蓋体
７７    空気進入口
７８    ダストフィルタ
７９    多孔質保護板
８０    防塵・防水用多孔質膜
８１    空気排出口
８２    ダイヤフラム
８３    ダイヤフラム固定板
９０    円形開口
９１    矩形開口
【図１】
0005469002.tif 000002
【図２】
0005469002.tif 000003
【図３】
0005469002.tif 000004
【図４】
0005469002.tif 000005
【図５】
0005469002.tif 000006
【図６】
0005469002.tif 000007
【図７】
0005469002.tif 000008
【図８】
0005469002.tif 000009
【図９】
0005469002.tif 000010
【図１０】
0005469002.tif 000011
【図１１】
0005469002.tif 000012
【図１２】
0005469002.tif 000013